8051架构主要包含：
1. CPU(运算器和控制器)；
2. 存储器(内部RAM、扩展RAM和Flash)；
3. 特殊功能寄存器；
4. 其他：外设、时钟系统等；(注：本文略过)
经典8051单片机内部结构
一
CPU(运算器和控制器)
运算器和控制器构成了8051中央处理单元(CPU)。
1
运算器
单片机的运算器主要包括8位算术/逻辑运算部件、累加器A、寄存器B、程序状态寄存器等。其功能是实现数据的算术/逻辑运算(数据处理)和数据传输等操作。
1)算术/逻辑单元 ALU
在8051 CPU内的运算器中，最核心的部件就是算术逻辑单元(Arithmetic and Logic Unit，ALU)，ALU宽度为8位。它的主要功能是实现8位加、减、乘和除运算，“与”、“或”、“异或”逻辑运算，包括位操作以及循环、清“0”、置“1”、加“1”、 减“1”等若干基本操作。
2)累加器ACC
累加器(Accumulator，ACC)是一个常用的专用寄存器，指令系统中采用 A 作为累加器的助记符，常用于存放算术或逻辑运算的操作数及运算结果。
3)寄存器B
寄存器B 在乘除法运算中需要和 ACC 配合使用。其他情况下，B寄存器还可以用作通用暂存寄存器。
4)程序状态字寄存器 PSW
程序状态字(Program Status Word，PSW)在 CPU 做算术运算或者逻辑运算时，对应的 PSW 状态位会发生改变。
2
控制器
1)程序计数器 PC
NaN
程序计数器(Program Counter，PC)，用于存放下一条即将从程序存储器中读取的指令的地址。它不断地从程序存储器中读取指令代码，从而实现计算机自动而连续地执行指令、运行程序。PC中内容(地址码)的变化决定程序运行的流向。
程序计数器的宽度为16位，决定单片机对程序存储器可以寻址的范围，即可寻址的程序存储器的容量最大为64KB。
程序计数器并不能总是让程序地址寄存器递增，这是因为机器指令可以分成顺序执行和跳转执行两种情况。
2)指令通道
a. 取指单元
根据PC所指向的存放指令程序存储器的地址，取出指令。8051的机器指令有8位、16位或24位。
b. 译码单元
根据取出指令的操作码部分，转换成一系列的逻辑控制序列，这些控制序列将直接控制CPU内的运算单元。
c. 执行指令单元
根据逻辑控制序列(微指令)所产生的逻辑行为，控制运算器单元，从而完成指令需要实现的操作行为。
3)双数据指针 DPTR
双数据指针(DPTR)是一个16位的专用寄存器，由DPL和DPH组成。它的主要功能是用来寻址外部数据存储器的16位地址寄存器，也可寻址存放在64KB程序存储器中固定数据。
4)堆栈指针 SP
堆栈指针 SP 是一个 8 位专用寄存器，它指示出堆栈顶部在内部 RAM 块中的位置。
二
存储器(内部RAM、扩展RAM、Flash)
8051存储器结构和地址空间
8051架构的单片机存储器主要包括：
内部RAM、扩展RAM、特殊功能寄存器和程序存储器Flash。
1
内部RAM
1)
内部RAM最大支持256字节的存储空间；读取数据非常快，是因为可以通过8位地址直接访问；
2)
低128字节可以直接寻址(data)，也可以间接寻址(idata)；其中的20H~2FH地址空间，可以通过位寻址；
3)
高128字节只能间接寻址；当直接寻址访问时，会自动映射到SFR空间；
4)
C51编译器提供3种不同的内存类型来访问内部RAM空间：data, idata和bdata；
| 关键字 | 指向内部RAM区域 | 寻址方式 |
| data | 低128字节 | 直接寻址 |
| idata | 所有256字节 | 间接寻址 |
| bdata | 20H~2FH地址空间 | 可以按位读写 |
2
扩展RAM
1)
访问扩展RAM区域时，通过一个数据指针寄存器进行间接访问，因此读写速度要比内部RAM区域慢。
2)
扩展RAM区域最大支持64K字节存储空间，但是这些地址不一定全部用于内存空间，一些8051单片机会把外设地址映射到扩展RAM区域。
3)
C51编译器提供2种不同的数据类型来访问扩展RAM空间：xdata和pdata：
| 关键字 | 指向外部RAM区域 | 寻址方式 |
| xdata | 所有最大64K字节空间 | 间接寻址 |
| pdata | 一个页(256字节)的空间 | 间接寻址 |
3
程序存储器Flash
1)
8051架构支持最大64K字节的Flash空间。
2)
程序代码是存储在Flash空间的，8051只能执行存储在Flash中的代码。常数变量也可以存储在Flash空间。
3)
访问Flash空间的方式是使用MOVC指令间接寻址，不能直接寻址；
三
特殊功能寄存器
8051架构提供128字节的内存空间给特殊功能寄存器(SFR)，SFR 和内部 RAM 的高 128 字节共用地址 80H ~ FFH, 只能通过直接寻址访问SFR。
SFR是多个控制寄存器和状态寄存器的集合，用于对单片机内的各个功能模块进行管理、控制和监视。
参考资料：
① Keil > Help
②《STC单片机原理及应用——从器件、汇编、C到操作系统的分析和设计》何宾著
③《MCS-51系列单片机及其应用(第6版)》孙育才、孙华芳著
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关注领域：
8051单片机、STM32、Linux、电路设计、物联网、AD、VScode、和Keil等。
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